基于mpi的吹風機蓋體注塑工藝優化(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 上的剪切應力、分子取向等。如果熔體的注射量大于注塑機的最大注射量，則要重新設置注塑機參數；熔體流動不均衡，不能夠同時到達型腔末端，需要重新設計澆注系統；體積剪切速率和型腔壁處的應力較大，需要增大澆口尺寸。分子取向不合理也會導致平行流動方向和垂直流動方向的收縮不一致，這是導致翹曲的主要原因之一。 （4）熔接痕在注射成型過程中，塑料熔體在模具內會發生兩個方向以上的流動，當兩股熔體相遇時，就會在制品中形成熔接痕。溫度是熔接痕形成的直接因素。但本文塑件優化后沒出現熔接痕，溫度過高是產生熔接痕的直接原因。 溶接痕(5) 氣穴，從結果中可以看出，模型的氣穴主要分布在吹風機的把手及后座上，在實際的生產過程中可以通過成型桿和模板之間的間隙排氣。 氣穴2. 冷卻過程分析在注塑成型模具中，冷卻系統的設計是特別重要。是因為成型塑料制品只有冷卻固化到一定剛性，脫模后才能避免塑料制品因受到外力而產生變形。由于冷卻時間占整個成型周期約60%～80%，因此設計良好的冷卻系統可以大幅縮短成型時間，提高注塑生產率，降低成本。設計不當的冷卻系統會使成型時間拉長，增加成本；冷卻不均勻更會進一步造成塑料制品的翹曲變形。 衡量模具冷卻系統設計的優劣有兩個標準：一是使注射模成型冷卻時間最短；二是使注射塑件表面溫度均勻，以減少塑性變形。影響冷卻系統的因素很多，包括塑件的幾何形狀、冷卻介質、流量、溫度、冷卻水路的布置、模具材料、塑料熔體溫度、模具溫度、塑件頂出溫度等。用實驗的方法測試不同的冷卻系統對冷卻時間和塑件質量的影響是很困難的，而計算機模擬則可以完成這種預測。，冷卻分析用來模擬塑料熔體在模具內的熱量傳遞情況，從而可以判斷冷卻效果的優劣，優化冷卻系統的設置，縮短成型周期，減少產品成型后的內應力，提高產品質量，降低成本。（1）回路冷卻介質溫度，“回路冷卻介質溫度”這個結果顯示了冷卻液流進冷卻管道時的溫度變化，一般情況下，回路冷卻介質溫度的升高不要超過1℃，但由于吹風機蓋體塑件較小，℃。冷卻水從人口處流人冷卻水管之后，沿途吸收模具熱量，水溫變得越來越熱，這會逐漸降低冷卻能力，故冷卻管進出口水的溫差越小越好，冷卻水從人口處流人冷卻水管之后，沿途吸收模具熱量，水溫變得越來越熱，這會逐漸降低冷卻能力，故冷卻管進出口水的溫差越小越好。(2) 塑件凝固時間，這個結果顯示了從注塑開始每個單元所需要的凍結時間，即冷卻到整個單元的截面溫度都低于材料數據庫中定義的頂出溫度的時間。塑件的冷卻要求均勻且盡可能快，如果塑件某些區域凍結的時間較長，表明該區域可能產生了熱點，對該區域需要局部加強冷卻。3. 翹曲變形分析翹曲變形是指塑料塑件的形狀偏離了模具型腔的形狀所規定的范圍，它是塑料制品常見的缺陷之一。隨著塑料工業的發展，對塑件的外觀質量和使用性能要求越來越高，翹曲變形程度作為評定產品質量的重要指標之一，也越來越受到模具設計者的關注和重視。通過翹曲變形分析可以模擬塑件成型過程，對成型結果的翹曲變形進行預測，減少誤差，從而確定改進方案和措施。注射過程中，翹曲是由于塑件收縮率不均勻而產生的。收縮率不均勻表現在以下幾個方面：1　 塑件不同部位的收縮率不一樣；2　 沿塑件厚度方向收縮率不同；3　 與分子取向平行和垂直方向的收縮率不同。 本章小結，簡單介紹了如何導入文件，以及網格劃分、修復，重點講解了確定最佳澆口位置、澆注系統、冷卻系統和CAE仿真分析的操作。通過本章節的學習，我們掌握了如何進行流動、冷卻、翹曲分析以及對產生結果的評估，從而知道了從那些方面入手來減小變形量。完成對分析結果評判之前的一系列工作，為下文做了必要的準備。第三章 影響吹風機蓋體質量的關鍵因素 引言吹風機蓋體的注塑件質量主要包括兩方面的內容，即內部質量和外部質量。內部質量是指塑料聚合物結構形態有關的結晶、取向、變形、翹曲及內應力分布等。外部質量，是指制件表面質量又稱外部質量，首先和使用者（顧客）見面的影響價值的最直接因素，特別對塑料制品而言，外部質量和內部質量有十分密切的內在聯系，注塑制品的表現質量就是內部質量的必然反映。在眾多影響因素之中，工藝條件直接影響著熔體在型腔中的流動狀態及最終的質量。如何獲取并保持優化工藝便是獲得高質量產品的關鍵。在參閱大量文獻的基礎上歸納了一般注塑成型的影響變量，在此基礎上結合了企業實際注塑中遇到的問題選擇了一些主要的注塑工藝參數的影響因素，分析他們在吹風機蓋體工藝中所起的作用并有效設置各項參數，以期待得到符合成品質量所需要的參數。 吹風機蓋體注塑成型工藝主要特征及對塑件的影響 一般注塑成型的影響變量分析在整個注塑成型過程中，影響制品質量的因素可以分為四類：機器參數、材料參數、工藝參數和擾動。通常衡量吹風機蓋體質量的的指標有：表面質量、幾何特征及穩定性、機械性能、形態性能等。當然，這些參數雖然被劃分在不同的范圍里，但是互相之間有著密切的關系，互相產生影響。機器參數、材料參數決定了工藝參數。對工藝參數的要求，直接影響到機器參數、材料參數的選取，從而確定出相應的注塑機和對應材料。注塑成型過程中機器參數、材料參數、工藝參數相互影響、相互作用，決定了最終制品的質量。、充填、保壓和冷卻分析可知，各個階段中所影響的工藝參數也不相同。可以看出，一部分參數只在某個階段存在并作為控制變量，而另一部分參數的存在貫穿整個成型過程，對制件質量起決定性的影響，可作為整個成型周期的控制變量。 注射各階段變量以上分析可以知道，溫度和壓力是貫穿于整個成型過程中的兩個重要的狀態變量，它們的值直接決定了成型過程中熔體材料性能及在模腔中的流動行為。因此，在注塑成型的各個階段，溫度和壓力都是決定制品最終質量優劣的重要因素，是成型過程中需要重點考慮的控制變量。 影響吹風機蓋體質量的主要工藝參數在參考了大量的文獻資料，結合了前人的經驗，總結發現以下幾個工藝參數是影響吹風機蓋體的主要工藝參數。1. 注射溫度注射溫度即熔體溫度。它主要取決于注塑機機筒和噴嘴兩部分的溫度，影響著塑料的塑化和熔體的注射充模。從總體上看，提高熔體溫度有利于改善充模狀態以及在模腔內的傳遞，降低分子取向性等，有利于制品的綜合性能的提高，但過高的溫度不可取。當熔體溫度接近注塑溫度范圍的上限時，一方面容易產生較多的氣體，使塑件產生氣泡、空隙等，也因過多地改善流動性而產生飛邊，影響制品的質量；另一方面過高的溫度會是塑料發生降解作用導致塑件強度降低，失去彈性等，影響使用性能。因此，料溫必須進行很好的控制。2. 模具溫度模具溫度是指在成型過程中的模腔的表面溫度，一般在實際操作當中是由材料的最低設定模溫開始設定，然后根據成型品質的狀況來適當調高。模具溫度影響著熔料的充模流動行為、制品的冷卻速度和成型后的制品性能等。模溫的設定主要取決于熔料的粘度。熔料粘度較低的可以采取低模溫注射以縮短冷卻時間，提高生產效率。熔料粘度較高的應采用高模溫注射成型。一般說提高模溫可以使制件的冷卻速率保持均勻一致，防止凹痕和裂紋等成型缺陷產生。結晶性塑料的模溫直接決定了冷卻速率。模溫高時冷卻速率變大，有利于分子的松弛過程，分析取向效應較小。模溫太高，會延長成型周期使產品發脆。模溫太低，冷卻速率大，熔料的流動與結晶同步進行，不利于晶體的生長，影響其使用性能。因此，要保證制品的成型質量，必須有一個高低適宜的模溫范圍。3. 注射時間指注射開始到塑料熔體充滿模具型腔的時間，注射時間中的充模時間與充模速度成反比；注射時間縮短、沖模速度提高，取向下降、剪切速率增加，絕大數塑料的表現粘度均下降，對剪切速率敏感的塑料尤其這樣。4. 保壓時間一般吹風機蓋體是由于總體結構不是很復雜，在注射保壓時間里，保壓時間所占比例較大，而注射時間則較小。在澆口冷凝前，保壓時間的多少，對塑件密度和尺寸精度有密切聯系，以后則無影響保壓時間與塑件的結構、尺寸、料溫、主流道及澆口大小有關。如工藝條件正常，則主流道和澆口尺寸合理，通常以塑件收縮率波動范圍最小為保壓時間的最佳值。5. 保壓壓力在保壓補縮階段，保壓壓力對模腔內塑料熔體進行壓實并維持向模腔內進行補料流動。保壓的大小直接影響塑件的收縮量、翹曲值和表面質量。低的保壓壓力將會增加體積收縮并導致縮痕。高的保壓壓力在減少縮痕的同時卻增大了飛邊的可能性。一般，保壓壓力并不能全部傳遞到型腔中，熔體經過流道、澆口后，進入型腔的實際壓力只有注塑壓力的40%—70%，而且在型腔內各處的分布也不相同，在澆口位置附近的壓力要高于遠離澆口位置處的壓力。6. 冷卻時間指塑件保壓結束至開模以前所需要的時間，冷卻時間主要取決于塑件的厚度、塑料的熱性能以及模具溫度等。冷卻時間的長短應以脫模時塑件不引起變形為原則，冷卻時間一般在30~120s之間。 吹風機蓋體制品中常見缺陷原因分析1. 翹曲原因：制品因其特征凍結的分子鏈在應力作用下發生內部移位，在脫模的時候，按不同的制品形狀，應力往往會造成不同程度的變形，內應力使制件收縮不均勻，顆粒內冷卻不平衡或顆粒內產生過量的壓力。改良方法：（1）模內壓力太高，降低保壓，將保壓切換提前；(2)模溫太低增加模具濕度；（3）流體前進，粘度太低，增加注射速度；（4）熔料溫度太低，增加料筒溫度、螺桿背壓。2. 收縮原因：當制品冷卻時，收縮（體積減小、收縮）發生，外層緊模壁的地方先凍結，在制品中心形成內應力，如果應力太高，就會導致外層的塑料發生塑性變形，外層會朝里凹陷下去。改良方法：（1）保壓太低，增加保壓；（2）保壓時間太短，延長保壓時間；（3）模壁濕度太高，降低模壁溫度。3. 氣泡原因：（1）必要的成型濕度太高，通過分子分裂面而導致材料分解，熔料就有發生熱降解的危險，成型過程中氣泡就容易產生；（2）周期時間長，通常可能是太長殘留時間和形成利用不足的原因，也可能因為料筒內的熔料過熱。改良方法：（1）熔料溫度太高，降低料筒溫度、螺桿背壓和螺桿轉速；（2）熔料在料筒內殘留時間過長，使用小的料筒直徑。還有其它的缺陷在此就不全部介紹了。 本章小結本章主要從吹風機蓋體產品質量的角度出發，分析了影響質量的關鍵因素。特別針對注塑工藝參數中的溫度、壓力和時間進行了詳細的分析。另外，在參考文獻和實地調研的基礎上，歸納總結了吹風機蓋體常見缺陷以及解決的措施。本章的研究對很好地理解吹風機蓋體注塑工藝過程并提出合適的工藝參數提供了較好的理論基礎。第四章 基于正交試驗對工藝參數的優化 正交試驗簡介在研究多因子試驗的過程中，正交試驗設計是一種廣泛使用的安排試驗的方法。其理論基礎是拉丁方理論和群論，就是利用數理統計學與正交性原理，使試驗設計建立在科學的基礎上，從大量的試驗點中挑選合適的有代表性的點，用來安排多因素試驗，這些節點很具有代表性，可以大致反映全面試驗的情況，可以減少試驗次數，降低試驗成本。試驗次數對各因素的各水平的全排列組合來說是大大減少了，是一種優良的試驗設計方法。正交試驗是日本統計學家田口玄一把正交試驗進行表格化，發明了正交表，20世紀70年代和80年代，此方法在中國得到了廣泛地推廣。用正交設計表安排試驗，相對全面試驗而言，它只是部分試驗，可用比全面試驗法少得多的試驗，獲得能基本上反映全面情況的試驗資料。用正交表設計試驗方案程序如下:(1)確定實驗指標，試驗的目的和試驗考核目標。(2)確定因子與水平—制定因素位級表。(3)選用正交表。(4)進行實驗及結果分析。本文利用正交試驗安排注塑模擬試驗得出各參數對翹曲變形結果的影響。1. 試驗指標、因子和水平(1) 試驗指標進行一項試驗時，首先要明確試驗的目的，以及如何評價試驗的效果。衡量試驗條件好壞的效果成為試驗指標。能夠用數量來表示的試驗指標稱為定量指標。在薄殼件注塑成形分析中，翹曲變形是一種無